WO2014188792A1 - Esd protection device - Google Patents

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足立 淳
雄海 安中
鷲見 高弘
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株式会社村田製作所
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Abstract

Provided is an ESD protection device capable of effectively decreasing discharge starting voltage. An ESD protection device (1) provided with a substrate (2), first and second discharge electrodes (3, 4) positioned on the substrate (2) in a manner such that the tip ends thereof face one another with a gap interposed therebetween, and a high-dielectric-constant layer (7) having a higher dielectric constant than that of the substrate (2).

Description

ESD保護装置ESD protection device
 本発明は、静電気から電子回路を保護するためのESD保護装置に関し、特に、放電電極がギャップを隔てて対向しているESD保護装置に関する。 The present invention relates to an ESD protection device for protecting an electronic circuit from static electricity, and more particularly to an ESD protection device in which discharge electrodes are opposed to each other with a gap.
 下記の特許文献1には、セラミック多層基板内に第1,第2の放電電極が設けられているESD保護装置が開示されている。第1,第2の放電電極に接続されるように、補助電極が設けられている。補助電極は、導電性を有しない無機材料によりコーティングされた導電性材料を分散させることにより形成されている。 The following Patent Document 1 discloses an ESD protection device in which first and second discharge electrodes are provided in a ceramic multilayer substrate. An auxiliary electrode is provided so as to be connected to the first and second discharge electrodes. The auxiliary electrode is formed by dispersing a conductive material coated with an inorganic material having no conductivity.
 また、下記の特許文献2には、絶縁性基板上に、放電間隙を介して互いに対向配置された放電電極を備えるチップ型サージアブソーバが開示されている。放電電極と絶縁性基板の間には、絶縁性基板の比誘電率より大きな比誘電率を持つ誘電体層が設けられている。なお、絶縁性基板そのものを上記誘電体層によって形成した場合には、静電容量が増大し、高周波回路に使用することが難しい旨、記載されている。 Further, Patent Document 2 below discloses a chip-type surge absorber provided with discharge electrodes arranged opposite to each other via a discharge gap on an insulating substrate. A dielectric layer having a relative dielectric constant larger than that of the insulating substrate is provided between the discharge electrode and the insulating substrate. It is described that when the insulating substrate itself is formed of the dielectric layer, the capacitance increases and it is difficult to use it for a high-frequency circuit.
WO2009/098944WO2009 / 098944 特開2002-43021号公報JP 2002-43021 A
 特許文献1に記載のESD保護装置では、補助電極により放電開始電圧の低電圧化が図られているが、なお十分ではなかった。 In the ESD protection device described in Patent Document 1, the discharge start voltage is lowered by the auxiliary electrode, but it is still not sufficient.
 他方、特許文献2に記載のチップ型サージアブソーバでは、上記誘電体層を設けることにより低電圧化が図られている。特許文献2の発明では、静電容量の増大を防ぐ目的で、誘電体層は放電間隙には設けられていない。すなわち、誘電体層は、絶縁性基板上の放電電極の直下にのみ設けられている。従って、気中放電や沿面放電の内、沿面放電が十分に利用され難かった。よって、放電開始電圧を十分に低電圧化させることが困難であった。 On the other hand, in the chip-type surge absorber described in Patent Document 2, the voltage is reduced by providing the dielectric layer. In the invention of Patent Document 2, the dielectric layer is not provided in the discharge gap in order to prevent an increase in capacitance. That is, the dielectric layer is provided only directly below the discharge electrode on the insulating substrate. Accordingly, it is difficult to sufficiently use the creeping discharge among the air discharge and the creeping discharge. Therefore, it has been difficult to sufficiently lower the discharge start voltage.
 本発明の目的は、放電開始電圧を効果的に低めることができる、ESD保護装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ESD protection device that can effectively lower a discharge start voltage.
 本発明に係るESD保護装置は、基板と、上記基板に設けられており、ギャップを隔てて対向している第1,第2の放電電極と、上記基板より比誘電率が高い高誘電率層とを備える。上記高誘電率層は、上記第1の放電電極と、上記第2の放電電極とを直接的又は間接的に接続するように設けられている。 An ESD protection device according to the present invention includes a substrate, first and second discharge electrodes provided on the substrate and facing each other with a gap therebetween, and a high dielectric constant layer having a relative dielectric constant higher than that of the substrate. With. The high dielectric constant layer is provided so as to directly or indirectly connect the first discharge electrode and the second discharge electrode.
 本発明に係るESD保護装置は、好ましくは、上記第1の放電電極と、上記第2の放電電極とを接続するように設けられており、第1,第2の放電電極間の放電を促す放電補助電極をさらに備える。 The ESD protection device according to the present invention is preferably provided so as to connect the first discharge electrode and the second discharge electrode, and promotes discharge between the first and second discharge electrodes. A discharge auxiliary electrode is further provided.
 本発明のESD保護装置のある特定の局面では、上記放電補助電極が、導電性を有しない材料で被覆された導電性粒子を含む。 In one specific aspect of the ESD protection device of the present invention, the discharge auxiliary electrode includes conductive particles coated with a material having no conductivity.
 本発明のESD保護装置の他の特定の局面では、上記高誘電率層が、上記放電補助電極に積層するように構成されている。 In another specific aspect of the ESD protection apparatus of the present invention, the high dielectric constant layer is configured to be laminated on the discharge auxiliary electrode.
 本発明に係るESD保護装置では、好ましくは、上記高誘電率層が、上記ギャップ部分の上方又は下方の少なくとも一方に設けられている。 In the ESD protection device according to the present invention, preferably, the high dielectric constant layer is provided at least above or below the gap portion.
 本発明に係るESD保護装置では、好ましくは、上記ギャップに、上記基板よりも比誘電率が低い部分が位置している。上記基板よりも比誘電率が低い部分は空洞であってもよい。また、上記基板よりも比誘電率が低い部分は、基板よりも比誘電率の低い材料により形成されてもよい。好ましくは、基板よりも比誘電率が低い上記材料として、樹脂が用いられる。 In the ESD protection apparatus according to the present invention, a portion having a relative dielectric constant lower than that of the substrate is preferably located in the gap. A portion having a relative dielectric constant lower than that of the substrate may be a cavity. The portion having a relative dielectric constant lower than that of the substrate may be formed of a material having a relative dielectric constant lower than that of the substrate. Preferably, a resin is used as the material having a relative dielectric constant lower than that of the substrate.
 本発明に係るESD保護装置は、好ましくは、上記第1,第2の放電電極間のギャップと上記基板の一部を介して重なり合うように設けられた背後電極をさらに備える。 The ESD protection device according to the present invention preferably further includes a back electrode provided so as to overlap with the gap between the first and second discharge electrodes via a part of the substrate.
 好ましくは、上記基板に設けられており、第1,第2の放電電極にそれぞれ電気的に接続されている第1,第2の外部電極を備え、上記背後電極が、第1,第2の外部電極のうちの一方に電気的に接続されている。もっとも、背後電極は、浮き電極であってもよい。 Preferably, the substrate includes first and second external electrodes that are provided on the substrate and are electrically connected to the first and second discharge electrodes, respectively, and the back electrode includes the first and second electrodes. It is electrically connected to one of the external electrodes. However, the back electrode may be a floating electrode.
 本発明に係るESD保護装置では、好ましくは、上記背後電極が、金属と、上記基板よりも高誘電率の材料とを含む。 In the ESD protection apparatus according to the present invention, preferably, the back electrode includes a metal and a material having a higher dielectric constant than the substrate.
 本発明に係るESD保護装置では、上記第1,第2の放電電極が、上記基板の外表面に配置されていてもよい。 In the ESD protection apparatus according to the present invention, the first and second discharge electrodes may be disposed on the outer surface of the substrate.
 また、本発明に係るESD保護装置では、上記第1,第2の放電電極の先端が上記基板内に配置されており、上記ギャップが基板内に位置していてもよい。 In the ESD protection apparatus according to the present invention, the tips of the first and second discharge electrodes may be disposed in the substrate, and the gap may be located in the substrate.
 本発明に係るESD保護装置によれば、基板より比誘電率の高い高誘電率層が第1,第2の放電電極に直接的又は間接的に接続されているため、放電開始電圧を低めることが可能となる。従って、電子回路等において、静電気からの保護をより効果的に果たすことが可能となる。 According to the ESD protection device of the present invention, the high dielectric constant layer having a higher relative dielectric constant than that of the substrate is directly or indirectly connected to the first and second discharge electrodes, so that the discharge start voltage can be lowered. Is possible. Therefore, it is possible to more effectively protect against static electricity in an electronic circuit or the like.
図1(a)及び図1(b)は、本発明の第1の実施形態に係るESD保護装置の正面断面図及びその要部を説明するための部分切欠拡大正面断面図である。FIG. 1A and FIG. 1B are a front sectional view of an ESD protection device according to a first embodiment of the present invention and a partially cutaway enlarged front sectional view for explaining the main part thereof. 図2は、本発明の第1の実施形態に係るESD保護装置における第1,第2の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係を説明するための模式的平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view for explaining the positional relationship among the first and second discharge electrodes, the discharge auxiliary electrode, and the back electrode in the ESD protection apparatus according to the first embodiment of the present invention. . 図3(a)及び図3(b)は、本発明の第2の実施形態に係るESD保護装置の正面断面図及びその要部を示す部分切欠拡大正面断面図である。FIG. 3A and FIG. 3B are a front sectional view of an ESD protection device according to a second embodiment of the present invention and a partially cutaway enlarged front sectional view showing an essential part thereof. 図4は、本発明の第2の実施形態における第1,第2の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係を示す模式的平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing the positional relationship among the first and second discharge electrodes, the discharge auxiliary electrode, and the back electrode in the second embodiment of the present invention. 図5は、第1,第2の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係の変形例を説明するための模式的平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view for explaining a modification of the positional relationship among the first and second discharge electrodes, the discharge auxiliary electrode, and the back electrode. 図6は、第1,第2の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係の他の変形例を説明するための模式的平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view for explaining another modified example of the positional relationship among the first and second discharge electrodes, the discharge auxiliary electrode, and the back electrode. 図7は、本発明の第3の実施形態に係るESD保護装置の正面断面図である。FIG. 7 is a front sectional view of an ESD protection apparatus according to the third embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第3の実施形態のESD保護装置における第1,第2の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係を示す模式的平面図である。FIG. 8 is a schematic plan view showing the positional relationship among the first and second discharge electrodes, the discharge auxiliary electrode, and the back electrode in the ESD protection apparatus according to the third embodiment of the present invention. 図9は、本発明の第4の実施形態に係るESD保護装置の正面断面図である。FIG. 9 is a front sectional view of an ESD protection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. 図10は、本発明の第4の実施形態のESD保護装置における第1,第2の放電電極と、放電補助電極と、背後電極との位置関係を示す模式的平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view showing the positional relationship among the first and second discharge electrodes, the discharge auxiliary electrode, and the back electrode in the ESD protection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. 図11は、本発明の第5の実施形態に係るESD保護装置の正面断面図である。FIG. 11 is a front sectional view of an ESD protection apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. 図12は、本発明の第6の実施形態に係るESD保護装置の正面断面図である。FIG. 12 is a front sectional view of an ESD protection apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. 図13は、本発明の第7の実施形態に係るESD保護装置の正面断面図である。FIG. 13: is front sectional drawing of the ESD protection apparatus which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 図14は、本発明の第8の実施形態に係るESD保護装置の正面断面図である。FIG. 14 is a front sectional view of an ESD protection apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
 以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
 図1(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係るESD保護装置の正面断面図及びその要部を示す部分切欠正面断面図である。 1 (a) and 1 (b) are a front sectional view of an ESD protection device according to a first embodiment of the present invention and a partial cutaway front sectional view showing an essential part thereof.
 ESD保護装置1は、基板2を有する。基板2は、適宜の絶縁性材料からなる。本実施形態では、基板2は、セラミック多層基板からなり、Ba、Al、Siを主たる成分として含むBAS材が用いられている。もっとも、ガラスセラミックスなどの低温焼結セラミックス(LTCC)が用いられてもよい。また、窒化アルミニウムやアルミナなどの高温で焼結されるセラミックス(HTCC)を用いてもよい。さらには、フェライトなどの磁性体セラミックスが用いられてもよい。基板2の比誘電率は、例えば基板に上記BAS材を用いた場合、6程度である。 The ESD protection device 1 has a substrate 2. The substrate 2 is made of an appropriate insulating material. In the present embodiment, the substrate 2 is made of a ceramic multilayer substrate, and a BAS material containing Ba, Al, and Si as main components is used. However, low temperature sintered ceramics (LTCC) such as glass ceramics may be used. Further, ceramics (HTCC) sintered at a high temperature such as aluminum nitride or alumina may be used. Furthermore, magnetic ceramics such as ferrite may be used. The relative dielectric constant of the substrate 2 is about 6 when the BAS material is used for the substrate, for example.
 また、基板2は、セラミックス以外の樹脂等の絶縁性材料で形成されていてもよい。基板2の上面2a上に、第1の放電電極3と第2の放電電極4とが形成されている。また、第1,第2の放電電極3,4の先端同士を接続するように、第1,第2の放電電極3,4の下面には、放電補助電極5が設けられている。 The substrate 2 may be formed of an insulating material such as a resin other than ceramics. On the upper surface 2a of the substrate 2, a first discharge electrode 3 and a second discharge electrode 4 are formed. A discharge auxiliary electrode 5 is provided on the lower surface of the first and second discharge electrodes 3 and 4 so as to connect the tips of the first and second discharge electrodes 3 and 4.
 放電補助電極5は、基板2の上面2aにおいて、第1の放電電極3と第2の放電電極4とを接続するように設けられている。図2に示すように、平面視した場合、放電補助電極5は、第1,第2の放電電極3,4の先端同士が対向しているギャップ領域を含む領域に設けられている。 The discharge auxiliary electrode 5 is provided on the upper surface 2 a of the substrate 2 so as to connect the first discharge electrode 3 and the second discharge electrode 4. As shown in FIG. 2, when viewed in plan, the discharge auxiliary electrode 5 is provided in a region including a gap region where the tips of the first and second discharge electrodes 3 and 4 are opposed to each other.
 放電補助電極5は、基板2の上面2aにおいて、導電性を有しない材料で被覆されている導電性粒子6を分散させることにより形成されている。より具体的には、このような導電性粒子を含むペーストを塗布し、焼き付けることにより、形成される。この場合、ペーストに含有されている、導電性を有しない被覆された導電性粒子6が基板2の上面2aから基板2の表面層に拡散される。その結果、上記放電補助電極が形成される。 The discharge auxiliary electrode 5 is formed by dispersing conductive particles 6 covered with a non-conductive material on the upper surface 2a of the substrate 2. More specifically, it is formed by applying and baking a paste containing such conductive particles. In this case, the coated conductive particles 6 that are not conductive and are contained in the paste are diffused from the upper surface 2 a of the substrate 2 to the surface layer of the substrate 2. As a result, the discharge auxiliary electrode is formed.
 放電補助電極5は、第1の放電電極3の先端と第2の放電電極4の先端との間の放電を促すように作用する。 The discharge auxiliary electrode 5 acts to promote the discharge between the tip of the first discharge electrode 3 and the tip of the second discharge electrode 4.
 上記導電性を有しない材料で被覆された導電性粒子を構成する材料については特に限定されない。導電性を有しない材料としては、アルミナなどの絶縁性セラミックス、ガラスなどが挙げられる。また、導電性粒子を構成する材料についても特に限定されず、金属などを適宜用いることができる。このような金属としては、好ましくは、銅または銅を主成分とした銅系合金が用いられる。もっとも、銀、アルミニウム、モリブデン、タングステンなどの他の金属もしくは他の金属を主体とする合金を用いてもよい。 The material constituting the conductive particles coated with the above non-conductive material is not particularly limited. Examples of the material having no electrical conductivity include insulating ceramics such as alumina, and glass. Further, the material forming the conductive particles is not particularly limited, and a metal or the like can be used as appropriate. As such a metal, copper or a copper-based alloy containing copper as a main component is preferably used. However, other metals such as silver, aluminum, molybdenum, tungsten, or alloys mainly composed of other metals may be used.
 さらに、放電補助電極5には、導電性を有しない材料で被覆された導電性粒子の他、半導体セラミック粒子が添加されていてもよい。このような半導体セラミック粒子としては、SiC、TiCなどからなる粒子を用いることができる。 Furthermore, in addition to the conductive particles coated with a material having no conductivity, semiconductor ceramic particles may be added to the discharge auxiliary electrode 5. As such semiconductor ceramic particles, particles made of SiC, TiC or the like can be used.
 本実施形態においては、放電補助電極5の下方に高誘電率層7が設けられている。高誘電率層7とは、基板2より比誘電率が高い材料で形成された層である。上記比誘電率が高い材料は、好ましくは、基板2を構成している材料の2倍以上の比誘電率を有し、かつ10000以下の比誘電率であることが好ましい。この範囲内であれば、基板2と高誘電率層7との間の比誘電率差が十分に大きい。従って、後述の電界集中作用及び充電作用を効果的に発現させることができる。そのため、放電開始電圧をより一層効果的に低めることができる。 In the present embodiment, the high dielectric constant layer 7 is provided below the discharge auxiliary electrode 5. The high dielectric constant layer 7 is a layer formed of a material having a relative dielectric constant higher than that of the substrate 2. The material having a high relative dielectric constant preferably has a relative dielectric constant twice or more that of the material constituting the substrate 2 and preferably has a relative dielectric constant of 10,000 or less. Within this range, the relative dielectric constant difference between the substrate 2 and the high dielectric constant layer 7 is sufficiently large. Therefore, the electric field concentration action and the charging action described later can be effectively expressed. Therefore, the discharge start voltage can be further effectively reduced.
 高誘電率層7を形成する材料としては、基板2より比誘電率が高い材料であれば特に限定されない。高誘電率層7を形成する材料としては、基板2より比誘電率が高いセラミック材料が好適に用いられる。このような、セラミック材料としては、チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウムなどが挙げられる。チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウムなどの比誘電率は30以上、10000以下程度である。 The material for forming the high dielectric constant layer 7 is not particularly limited as long as it has a higher dielectric constant than that of the substrate 2. As a material for forming the high dielectric constant layer 7, a ceramic material having a relative dielectric constant higher than that of the substrate 2 is preferably used. Examples of such a ceramic material include barium titanate, calcium zirconate, calcium titanate, strontium titanate, and magnesium titanate. The relative dielectric constant of barium titanate, calcium zirconate, calcium titanate, strontium titanate, magnesium titanate, etc. is about 30 or more and 10,000 or less.
 高誘電率層7は、上記第1の放電電極3の先端と、上記第2の放電電極4の先端とを直接的又は間接的に接続するように設けられている。本実施形態においては、高誘電率層7が、上記放電補助電極5に積層されている。従って、高誘電率層7は、上記第1の放電電極の先端と、上記第2の放電電極の先端とを間接的に接続するように設けられている。もっとも、高誘電率層7は、放電補助電極5を介さずに、第1の放電電極3の先端と、第2の放電電極4の先端とを直接的に接続してもよい。また、本実施形態において、高誘電率層7は、放電補助電極と同じ形状であり、かつ放電補助電極5の直下に設けられている。よって、平面視した場合、高誘電率層7は、図2に示した放電補助電極5と同じ位置に設けられている。 The high dielectric constant layer 7 is provided so as to connect the tip of the first discharge electrode 3 and the tip of the second discharge electrode 4 directly or indirectly. In the present embodiment, the high dielectric constant layer 7 is laminated on the discharge auxiliary electrode 5. Therefore, the high dielectric constant layer 7 is provided so as to indirectly connect the tip of the first discharge electrode and the tip of the second discharge electrode. However, the high dielectric constant layer 7 may directly connect the tip of the first discharge electrode 3 and the tip of the second discharge electrode 4 without using the auxiliary discharge electrode 5. In the present embodiment, the high dielectric constant layer 7 has the same shape as the discharge auxiliary electrode and is provided immediately below the discharge auxiliary electrode 5. Therefore, when viewed in plan, the high dielectric constant layer 7 is provided at the same position as the discharge auxiliary electrode 5 shown in FIG.
 図1(a)及び(b)に示すように、第1,第2の放電電極3,4の先端同士が対向しているギャップ部分には、樹脂層8が形成されている。樹脂層8は、合成樹脂からなり、その比誘電率が、基板2の比誘電率よりも低い。このような樹脂層8を構成する樹脂としては、シリコーン樹脂などを挙げることができる。 As shown in FIGS. 1A and 1B, a resin layer 8 is formed in a gap portion where the tips of the first and second discharge electrodes 3 and 4 face each other. The resin layer 8 is made of a synthetic resin and has a relative dielectric constant lower than that of the substrate 2. Examples of the resin constituting the resin layer 8 include a silicone resin.
 また、本実施形態では、上記放電電極3,4を形成した後に、上記樹脂層8が形成されている。従って、樹脂層8は、樹脂層8を構成する樹脂が上記ギャップを埋めるように付与することにより形成される。よって、本実施形態では、樹脂層8の上面が、第1,第2の放電電極3,4の上面と面一とされている。 In the present embodiment, the resin layer 8 is formed after the discharge electrodes 3 and 4 are formed. Therefore, the resin layer 8 is formed by applying the resin constituting the resin layer 8 so as to fill the gap. Therefore, in this embodiment, the upper surface of the resin layer 8 is flush with the upper surfaces of the first and second discharge electrodes 3 and 4.
 また、上記第1,第2の放電電極3,4及び樹脂層8を被覆するように、第2の樹脂層9が形成されている。第2の樹脂層9は第1の樹脂層8よりも比誘電率が高い樹脂からなる。このような樹脂としては、エポキシ樹脂などを挙げることができる。ただし、本実施形態において、第1,第2の樹脂層8,9は必ずしも設けられていなくてもよい。例えば、第1の樹脂層8の代わりに空洞が設けられていてもよい。また、第1,第2の樹脂層8、9が同じ材料から形成されていてもよい。 Further, a second resin layer 9 is formed so as to cover the first and second discharge electrodes 3, 4 and the resin layer 8. The second resin layer 9 is made of a resin having a relative dielectric constant higher than that of the first resin layer 8. Examples of such a resin include an epoxy resin. However, in the present embodiment, the first and second resin layers 8 and 9 are not necessarily provided. For example, a cavity may be provided instead of the first resin layer 8. Moreover, the 1st, 2nd resin layers 8 and 9 may be formed from the same material.
 図1(a)に示すように、第1,第2の放電電極3,4に電気的に接続されるように、第1,第2の外部電極10,11が形成されている。第1,第2の外部電極10,11は、基板2の上面において第1,第2の放電電極3,4にそれぞれ電気的に接続されている。第1,第2の外部電極10,11は、基板2の側面を経て下面に至っている。第1,第2の外部電極10,11は、適宜の金属もしくは合金からなる。 As shown in FIG. 1A, first and second external electrodes 10 and 11 are formed so as to be electrically connected to the first and second discharge electrodes 3 and 4. The first and second external electrodes 10 and 11 are electrically connected to the first and second discharge electrodes 3 and 4 on the upper surface of the substrate 2, respectively. The first and second external electrodes 10 and 11 reach the lower surface through the side surface of the substrate 2. The first and second external electrodes 10 and 11 are made of an appropriate metal or alloy.
 基板2内には、背後電極12が形成されている。背後電極12は、図2に示すように、平面視した場合、上記第1,第2の放電電極3,4が対向しているギャップ部分と重なる位置に設けられている。 A back electrode 12 is formed in the substrate 2. As shown in FIG. 2, the back electrode 12 is provided at a position overlapping the gap portion where the first and second discharge electrodes 3, 4 face each other when viewed in plan.
 背後電極12は、第1,第2の放電電極3,4及び高誘電率層7と、基板2の一部の層を介して対向されている。本実施形態では、基板2はセラミック多層基板からなる。従って、背後電極12は、基板2の製造工程において形成することができる。 The back electrode 12 is opposed to the first and second discharge electrodes 3 and 4 and the high dielectric constant layer 7 through a part of the layer of the substrate 2. In the present embodiment, the substrate 2 is made of a ceramic multilayer substrate. Therefore, the back electrode 12 can be formed in the manufacturing process of the substrate 2.
 背後電極12は、適宜の導電性材料により形成することができる。好ましくは、背後電極12は、金属を主体とする。このような金属材料としては、第1,第2の放電電極3,4に用いた金属と同様の金属を用いることができる。 The back electrode 12 can be formed of an appropriate conductive material. Preferably, the back electrode 12 is mainly made of metal. As such a metal material, the same metal as that used for the first and second discharge electrodes 3 and 4 can be used.
 ESD保護装置1は、第1,第2の放電電極3,4の先端同士を接続するように、放電補助電極5及び該放電補助電極5に積層している高誘電率層7を備える。そのため、放電開始電圧を効果的に低めることができる。これは、第1,第2の放電電極3,4の近傍に誘電率が異なる材料が配置されることによる。すなわち、第1,第2の放電電極3,4の表面付近において、樹脂層8、放電補助電極6、高誘電率層7等の誘電率が異なる材料が存在している。その結果、第1,第2の放電電極3,4の表面、特に先端において電界集中が促進されることとなる。従って、電界集中により、放電の基点となる電子の移動が促される。その結果、放電開始電圧が低くなるものと考えられる。 The ESD protection device 1 includes a discharge auxiliary electrode 5 and a high dielectric constant layer 7 laminated on the discharge auxiliary electrode 5 so as to connect the tips of the first and second discharge electrodes 3 and 4. Therefore, the discharge start voltage can be effectively reduced. This is because materials having different dielectric constants are arranged in the vicinity of the first and second discharge electrodes 3 and 4. That is, materials having different dielectric constants such as the resin layer 8, the discharge auxiliary electrode 6, and the high dielectric constant layer 7 exist in the vicinity of the surfaces of the first and second discharge electrodes 3 and 4. As a result, electric field concentration is promoted at the surfaces of the first and second discharge electrodes 3 and 4, particularly at the tips. Therefore, the movement of electrons as a starting point of discharge is promoted by the electric field concentration. As a result, the discharge start voltage is considered to be low.
 加えて、本実施形態では、上記放電補助電極5の下に、上記高誘電率層7が設けられていることによっても、放電開始電圧が効果的に低められている。これは、高誘電率層7の存在により電界集中が促され、放電補助電極5で生じる沿面放電が促進されることによる。 In addition, in the present embodiment, the discharge start voltage is effectively lowered by providing the high dielectric constant layer 7 under the discharge auxiliary electrode 5. This is because the electric field concentration is promoted by the presence of the high dielectric constant layer 7 and the creeping discharge generated in the discharge auxiliary electrode 5 is promoted.
 加えて、対向する第1,第2の放電電極3,4間の静電容量も高められ、それによって放電時の充電作用が促進されると考えられる。従って、この充電作用の促進によっても、放電開始電圧が低くなっているものと考えられる。なお、本発明におけるESD保護装置は、静電容量が過度に増大しないため、高周波回路においても使用できることが、本願発明者らにより確認されている。 In addition, it is considered that the capacitance between the first and second discharge electrodes 3 and 4 facing each other is also increased, thereby promoting the charging action during discharge. Therefore, it is considered that the discharge start voltage is lowered by the promotion of the charging action. In addition, since the electrostatic capacitance does not increase excessively, the present inventors have confirmed that the ESD protection device according to the present invention can be used in a high-frequency circuit.
 さらに、上記背後電極12が設けられているため、電界集中がより一層促進され、それによっても放電開始電圧がより一層低められている。 Furthermore, since the back electrode 12 is provided, the electric field concentration is further promoted, and thereby the discharge start voltage is further reduced.
 もっとも、本発明においては、上記放電補助電極5及び背後電極12は必ずしも設けられずともよい。例えば、放電補助電極5の代わりに、電圧非直線性特性を有する材料、金属または半導体等が分散されたポーラスな層が設けられていてもよい。 However, in the present invention, the discharge auxiliary electrode 5 and the back electrode 12 are not necessarily provided. For example, instead of the discharge auxiliary electrode 5, a porous layer in which a material having a voltage nonlinearity characteristic, a metal, a semiconductor, or the like is dispersed may be provided.
 なお、好ましくは、背後電極12は、第1の外部電極10または第2の外部電極11に電気的に接続されていることが望ましい。それによって、放電電極3または放電電極4と背後電極12との間で静電容量が形成される。該静電容量は、高誘電率層7の存在によりさらに増加する。従って、放電時の充電作用をより一層高めることができ、放電開始電圧をさらに低めることができる。この場合においても、静電容量は過度に増加することなく、高周波回路でも使用できることが、本願発明者らにより確認されている。 Note that, preferably, the back electrode 12 is electrically connected to the first external electrode 10 or the second external electrode 11. Thereby, a capacitance is formed between the discharge electrode 3 or the discharge electrode 4 and the back electrode 12. The capacitance is further increased by the presence of the high dielectric constant layer 7. Therefore, the charging action during discharging can be further increased, and the discharge start voltage can be further reduced. Even in this case, the inventors of the present application have confirmed that the capacitance can be used in a high-frequency circuit without excessively increasing.
 加えて、放電により生じた熱を、背後電極12から背後電極12に電気的に接続されている外部電極10または外部電極11に速やかに放散させることができる。従って、ESD保護装置1における熱劣化を抑制することができる。 In addition, heat generated by the discharge can be quickly dissipated from the back electrode 12 to the external electrode 10 or the external electrode 11 electrically connected to the back electrode 12. Therefore, thermal degradation in the ESD protection apparatus 1 can be suppressed.
 ESD保護装置1の製造に際しては、周知のセラミック多層基板の製造方法に従って基板2を形成することができる。また、放電補助電極5、高誘電率層7、第1,第2の放電電極3,4の形成も容易に行うことができる。従って、製造工程の煩雑さも招かない。 When manufacturing the ESD protection device 1, the substrate 2 can be formed according to a known ceramic multilayer substrate manufacturing method. Moreover, the discharge auxiliary electrode 5, the high dielectric constant layer 7, and the first and second discharge electrodes 3 and 4 can be easily formed. Therefore, the manufacturing process is not complicated.
 図3(a)及び(b)は、本発明の第2の実施形態に係るESD保護装置21の正面断面図及びその要部を示す部分切欠拡大正面断面図である。 3 (a) and 3 (b) are a front sectional view of an ESD protection device 21 according to a second embodiment of the present invention and a partially cutaway enlarged front sectional view showing an essential part thereof.
 第2の実施形態のESD保護装置21は、基板22を有する。基板22は、第1の実施形態の基板2と同様の材料で形成され得る。 The ESD protection device 21 of the second embodiment has a substrate 22. The substrate 22 can be formed of the same material as the substrate 2 of the first embodiment.
 基板22内に第1,第2の放電電極3,4が配置されている。第1,第2の放電電極3,4の先端同士がギャップを隔てて対向されている。また、第1,第2の放電電極3,4の先端同士を接続するように放電補助電極5が形成されている。第1,第2の放電電極3,4及び放電補助電極5は、形成位置が異なることを除いては第1の実施形態の第1,第2の放電電極3,4及び放電補助電極5と同様に形成されている。従って、第1の実施形態の説明を援用することとする。もっとも本実施形態では、第1,第2の放電電極3,4の先端同士が対向している部分では、空洞22bが設けられている。第1,第2の放電電極3,4の先端は、この空洞22b内に露出している。従って、第1の放電電極3の先端と第2の放電電極4との先端のギャップは空洞22b内に位置することとなる。よって、ギャップには、空洞22bを満たしている気体が存在することとなる。気体の比誘電率は、例えば空気では1.00059である。従って、基板2の比誘電率に比べ、上記ギャップを構成している部分は相対的に低い誘電率部分となる。 First and second discharge electrodes 3 and 4 are disposed in the substrate 22. The tips of the first and second discharge electrodes 3 and 4 are opposed to each other with a gap therebetween. Further, a discharge auxiliary electrode 5 is formed so as to connect the tips of the first and second discharge electrodes 3 and 4. The first and second discharge electrodes 3 and 4 and the auxiliary discharge electrode 5 are the same as the first and second discharge electrodes 3 and 4 and the auxiliary discharge electrode 5 of the first embodiment except that the formation positions are different. It is formed similarly. Therefore, the description of the first embodiment is incorporated. However, in the present embodiment, the cavity 22b is provided in the portion where the tips of the first and second discharge electrodes 3 and 4 face each other. The tips of the first and second discharge electrodes 3 and 4 are exposed in the cavity 22b. Accordingly, the gap between the tip of the first discharge electrode 3 and the tip of the second discharge electrode 4 is located in the cavity 22b. Therefore, a gas filling the cavity 22b exists in the gap. The relative permittivity of gas is, for example, 1.00059 for air. Therefore, compared to the relative dielectric constant of the substrate 2, the portion constituting the gap is a relatively low dielectric constant portion.
 本実施形態においても、第1の実施形態同様、放電補助電極5の下方に高誘電率層7が積層されている。もっとも、本実施形態では、空洞22bの上方にも高誘電率層7Aが設けられている。高誘電率層7Aは、高誘電率層7と同じ材料で形成されている。高誘電率層7Aは、基板22の空洞22bに臨む面に設けられている。高誘電率層7Aは、第1,第2の放電電極3,4の先端同士を接続するように構成されている。高誘電率層7と高誘電率層7Aは、少なくとも一方が設けられていればよいが、本実施形態のように、両方が設けられている方が好ましい。 Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the high dielectric constant layer 7 is laminated below the auxiliary discharge electrode 5. However, in the present embodiment, the high dielectric constant layer 7A is also provided above the cavity 22b. The high dielectric constant layer 7 </ b> A is formed of the same material as that of the high dielectric constant layer 7. The high dielectric constant layer 7A is provided on the surface of the substrate 22 facing the cavity 22b. The high dielectric constant layer 7 </ b> A is configured to connect the tips of the first and second discharge electrodes 3 and 4. It is sufficient that at least one of the high dielectric constant layer 7 and the high dielectric constant layer 7A is provided, but it is preferable that both are provided as in the present embodiment.
 また、基板22内においては、高誘電率層7及び第1,第2の放電電極3,4と基板層を介して対向するように背後電極12が設けられている。背後電極12は、第1の実施形態の背後電極12と同様に構成されている。本実施形態では、空洞22bの上方にも、背後電極12Aが形成されている。背後電極12Aは、背後電極12と同様の材料で形成されている。また、背後電極12Aの平面形状及び平面視した際の位置は、背後電極12と同一とされている。すなわち、背後電極12Aは、図4に示す背後電極12の位置に設けられている。 In the substrate 22, a back electrode 12 is provided so as to face the high dielectric constant layer 7 and the first and second discharge electrodes 3 and 4 through the substrate layer. The back electrode 12 is configured similarly to the back electrode 12 of the first embodiment. In the present embodiment, the back electrode 12A is also formed above the cavity 22b. The back electrode 12A is formed of the same material as the back electrode 12. The planar shape of the back electrode 12A and the position when viewed in plan are the same as those of the back electrode 12. That is, the back electrode 12A is provided at the position of the back electrode 12 shown in FIG.
 第1,第2の放電電極3,4は、第1,第2の外部電極10,11に電気的に接続されている。第1,第2の外部電極10,11は第1の実施形態の場合と同様にして設けられている。 The first and second discharge electrodes 3 and 4 are electrically connected to the first and second external electrodes 10 and 11. The first and second external electrodes 10 and 11 are provided in the same manner as in the first embodiment.
 第2の実施形態のESD保護装置21では、第1の放電電極3と第2の放電電極4との間に静電気が印加されると、沿面放電と気中放電の双方の放電により放電することとなる。この場合においても、第1,第2の放電電極3,4の表面近傍に、放電補助電極5及び高誘電率層7,7Aが設けられているため、第1の実施形態の場合と同様に、放電開始電圧を効果的に低めることができる。加えて、背後電極12,12Aが設けられていることによっても、放電開始電圧を低めることができる。 In the ESD protection apparatus 21 according to the second embodiment, when static electricity is applied between the first discharge electrode 3 and the second discharge electrode 4, the discharge is caused by both creeping discharge and air discharge. It becomes. Also in this case, since the discharge auxiliary electrode 5 and the high dielectric constant layers 7 and 7A are provided in the vicinity of the surfaces of the first and second discharge electrodes 3 and 4, similarly to the case of the first embodiment. The discharge start voltage can be effectively lowered. In addition, the discharge start voltage can be lowered by providing the back electrodes 12 and 12A.
 さらに、本実施形態においても、背後電極12,12Aが、第1の外部電極10または第2の外部電極11に電気的に接続されている場合には、放電開始電圧をより一層低めることができるとともに、熱劣化も抑制することができる。 Furthermore, also in this embodiment, when the back electrodes 12 and 12A are electrically connected to the first external electrode 10 or the second external electrode 11, the discharge start voltage can be further reduced. In addition, thermal degradation can be suppressed.
 第2の実施形態のESD保護装置21から明らかなように、本発明においては、第1,第2の放電電極3,4は、基板22内に位置していてもよい。また、沿面放電だけなく、空洞22bを設けることにより気中放電をも利用してもよい。ただし、本実施形態においては、必ずしも空洞22bや放電補助電極5を設けなくてもよい。この場合、例えば、第1,第2の放電電極3,4の間の領域には、電圧非直線性特性を有する材料、金属または半導体等が分散されたポーラスな層が設けられていてもよい。 As is apparent from the ESD protection device 21 of the second embodiment, in the present invention, the first and second discharge electrodes 3 and 4 may be located in the substrate 22. In addition to creeping discharge, air discharge may be used by providing the cavity 22b. However, in this embodiment, the cavity 22b and the discharge auxiliary electrode 5 are not necessarily provided. In this case, for example, a porous layer in which a material having a voltage non-linear characteristic, a metal, a semiconductor, or the like is dispersed may be provided in a region between the first and second discharge electrodes 3 and 4. .
 なお、本発明において、第1,第2の放電電極3,4、放電補助電極5及び背後電極12の位置関係については図2及び図4に模式的に示した位置関係に限定されるものではない。すなわち、図5に示すように、第1の放電電極3と第2の放電電極4とを、先端同士ではなく、先端近傍の側辺同士がギャップを隔てて対向するように配置されてもよい。この場合においても、ギャップが設けられている領域に、背後電極12、放電補助電極5及び高誘電率層7を配置すればよい。さらに、図6に示すように、ギャップの全領域を含むように背後電極12を配置してもよい。 In the present invention, the positional relationship among the first and second discharge electrodes 3 and 4, the discharge auxiliary electrode 5 and the back electrode 12 is not limited to the positional relationship schematically shown in FIGS. Absent. That is, as shown in FIG. 5, the first discharge electrode 3 and the second discharge electrode 4 may be arranged such that the side edges in the vicinity of the front ends are opposed to each other with a gap therebetween, instead of the front ends. . Even in this case, the back electrode 12, the discharge auxiliary electrode 5, and the high dielectric constant layer 7 may be disposed in the region where the gap is provided. Furthermore, as shown in FIG. 6, the back electrode 12 may be disposed so as to include the entire region of the gap.
 また、図2においては、第1の放電電極3の先端と第2の放電電極4の先端とがギャップを介して対向している。背後電極12は、このギャップの一部において、第1,第2の放電電極3,4と平面視した際に重なるように設けられている。このように、背後電極12の幅方向寸法を、放電電極3,4の幅方向寸法よりも小さくしてもよい。ここで幅方向寸法とは、第1,第2の放電電極3,4が対向している方向と直交する方向をいうものとする。 In FIG. 2, the tip of the first discharge electrode 3 and the tip of the second discharge electrode 4 are opposed to each other through a gap. The back electrode 12 is provided so as to overlap with the first and second discharge electrodes 3 and 4 in a part of the gap when viewed in plan. Thus, the width direction dimension of the back electrode 12 may be smaller than the width direction dimension of the discharge electrodes 3 and 4. Here, the width dimension means a direction orthogonal to the direction in which the first and second discharge electrodes 3 and 4 are opposed to each other.
 放電補助電極5については、上記第1,第2の放電電極3,4同士を接続するように設けられている限り、その平面形状は特に限定されない。 The planar shape of the discharge auxiliary electrode 5 is not particularly limited as long as it is provided so as to connect the first and second discharge electrodes 3 and 4 to each other.
 また、高誘電率層7についても、上記第1,第2の放電電極3,4同士を直接的又は間接的に接続するように設けられている限り、その平面形状は特に限定されない。 Also, the planar shape of the high dielectric constant layer 7 is not particularly limited as long as it is provided so as to connect the first and second discharge electrodes 3 and 4 directly or indirectly.
 図7は、本発明の第3の実施形態に係るESD保護装置31の正面断面図である。また、図8は、第3の実施形態のESD保護装置31における第1,第2の放電電極3,4と、放電補助電極5と、高誘電率層7と、背後電極12との位置関係を示す模式的平面図である。図7及び図8に示すように、第3の実施形態では、背後電極12が基板22の側面に引き出されており、第2の外部電極11に電気的に接続されている。その他の点は、第1の実施形態のESD保護装置1と同様である。 FIG. 7 is a front sectional view of the ESD protection device 31 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 shows the positional relationship among the first and second discharge electrodes 3, 4, the discharge auxiliary electrode 5, the high dielectric constant layer 7, and the back electrode 12 in the ESD protection device 31 of the third embodiment. It is a schematic plan view which shows. As shown in FIGS. 7 and 8, in the third embodiment, the back electrode 12 is drawn out to the side surface of the substrate 22 and is electrically connected to the second external electrode 11. Other points are the same as those of the ESD protection apparatus 1 of the first embodiment.
 本実施形態のように、背後電極12が外部電極11に電気的に接続されている場合には、放電開始電圧をより一層低めることができる。 As in this embodiment, when the back electrode 12 is electrically connected to the external electrode 11, the discharge start voltage can be further reduced.
 なお、第3の実施形態のESD保護装置31は、その他の構造はESD保護装置1と同様であるため、ESD保護装置1と同様に、放電開始電圧を低めることができ、かつ製造工程の煩雑さも招き難い。 Note that the ESD protection device 31 of the third embodiment is similar in structure to the ESD protection device 1, and therefore, similarly to the ESD protection device 1, the discharge start voltage can be lowered and the manufacturing process is complicated. It is hard to invite.
 同様に、図9及び図10は、第4の実施形態に係るESD保護装置41の正面断面図及び該ESD保護装置41における第1,第2の放電電極3,4と、放電補助電極5と、高誘電率層7と、背後電極12との位置関係を示す模式的平面図である。 Similarly, FIGS. 9 and 10 are front sectional views of the ESD protection device 41 according to the fourth embodiment, the first and second discharge electrodes 3 and 4, and the discharge auxiliary electrode 5 in the ESD protection device 41. FIG. 3 is a schematic plan view showing the positional relationship between a high dielectric constant layer 7 and a back electrode 12.
 第4の実施形態のESD保護装置41は、背後電極12,12Aが外部電極11に電気的に接続されていることにある。その他の点は、第4の実施形態は第2の実施形態と同様である。 The ESD protection device 41 of the fourth embodiment is that the back electrodes 12 and 12A are electrically connected to the external electrode 11. In other respects, the fourth embodiment is the same as the second embodiment.
 第4の実施形態においても、背後電極12,12Aが、外部電極11に電気的に接続されているため、放電開始電圧をより一層低めることができる。また、熱劣化も抑制することができる。 Also in the fourth embodiment, since the back electrodes 12 and 12A are electrically connected to the external electrode 11, the discharge start voltage can be further reduced. Moreover, thermal degradation can also be suppressed.
 第4の実施形態のESD保護装置41は、その他の構造はESD保護装置21と同様であるため、ESD保護装置21と同様に、放電開始電圧を低めることができる。 Since the ESD protection device 41 of the fourth embodiment is otherwise similar in structure to the ESD protection device 21, the discharge start voltage can be lowered similarly to the ESD protection device 21.
 なお、第1及び第2の実施形態のESD保護装置1,21では、背後電極12や背後電極12,12Aが設けられていたが、図11及び図12に示す第5及び第6の実施形態のように、背後電極を省略してもよい。 In the ESD protection devices 1 and 21 of the first and second embodiments, the back electrode 12 and the back electrodes 12 and 12A are provided, but the fifth and sixth embodiments shown in FIGS. 11 and 12 are used. As described above, the back electrode may be omitted.
 さらに、図13及び図14に示す第7及び第8の実施形態のように、第1及び第2の実施形態で設けられていた放電補助電極5を省略してもよい。 Further, as in the seventh and eighth embodiments shown in FIGS. 13 and 14, the discharge auxiliary electrode 5 provided in the first and second embodiments may be omitted.
 以下、本発明の具体的な実施例につき説明する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
 (実施例1、2及び比較例1)
 以下の要領で、第2の実施形態の実施例としての実施例1、2と、比較のための比較例1のESD保護装置を作製した。
(Examples 1 and 2 and Comparative Example 1)
The ESD protection device of Examples 1 and 2 as examples of the second embodiment and Comparative Example 1 for comparison was manufactured in the following manner.
 Ba、Al及びSiを主体とする組成から成り、BAS材として知られているセラミック組成のセラミック粉末を用意した(比誘電率:5~9)。このセラミック粉末に、トルエン及びエキネンを加え混合し、さらにバインダー樹脂と可塑剤とを加え、セラミックスラリーを得た。このセラミックスラリーをドクターブレード法により成形し、厚み50μmのマザーのセラミックグリーンシートを得た。また、下記の表1に示す高誘電率粉末と、下記の表2に示す酸化物粉末とを用意した。 A ceramic powder having a composition mainly composed of Ba, Al, and Si and having a ceramic composition known as a BAS material was prepared (relative dielectric constant: 5 to 9). To this ceramic powder, toluene and echinene were added and mixed, and further a binder resin and a plasticizer were added to obtain a ceramic slurry. This ceramic slurry was molded by a doctor blade method to obtain a mother ceramic green sheet having a thickness of 50 μm. Moreover, the high dielectric constant powder shown in the following Table 1 and the oxide powder shown in the following Table 2 were prepared.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 なお、表1及び表2における平均粒径D10、D50及びD90は、レーザー回折式流動分布法により求めた平均粒径である。 In addition, the average particle diameters D10, D50, and D90 in Tables 1 and 2 are average particle diameters obtained by a laser diffraction flow distribution method.
 また、表1及び表2における比表面積(SSA)は、窒素ガスを用いたBET1点法により求めた値である。 Moreover, the specific surface area (SSA) in Tables 1 and 2 is a value determined by the BET one-point method using nitrogen gas.
 上記高誘電率粉末は、比誘電率が2000であるチタン酸バリウムの単板を粉砕することにより得たものである。 The above high dielectric constant powder was obtained by pulverizing a single plate of barium titanate having a relative dielectric constant of 2000.
 上記表1に記載の高誘電率粉末と、表2に記載の酸化物粉末と、有機ビヒクル溶液とを混合し、下記の表3に示す組成の高誘電率層ペーストP-1を得た。比較のために、酸化物粉末を含まない高誘電率層ペーストP-2を作製した。 The high dielectric constant powder shown in Table 1 above, the oxide powder shown in Table 2 and the organic vehicle solution were mixed to obtain a high dielectric constant layer paste P-1 having the composition shown in Table 3 below. For comparison, a high dielectric constant layer paste P-2 containing no oxide powder was prepared.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 (放電補助電極ペースト)
 平均粒径が2.5μmであり、Al含有量が7重量%のCuAl合金粉末と、平均粒径が0.5μmのBaO-Si-Al系ガラスセラミックス粉末と、ターピネオール中にエトセル樹脂を10重量%溶解した有機ビヒクル溶液を準備し、Cu合金粉末が全体の11.2体積%、上記BaO-Si-Al系ガラスセラミックス粉末が全体の2.8体積%、残りが上記有機ビヒクル溶液を占めるようにこれらを配合し、放電補助電極ペーストを得た。
(Discharge auxiliary electrode paste)
CuAl alloy powder having an average particle size of 2.5 μm and an Al content of 7 wt%, BaO—Si 2 —Al 2 O 3 glass ceramic powder having an average particle size of 0.5 μm, and eteocel in terpineol An organic vehicle solution in which 10% by weight of the resin is dissolved is prepared. The Cu alloy powder is 11.2% by volume of the total, the BaO—Si 2 —Al 2 O 3 glass ceramic powder is 2.8% by volume, and the rest Were mixed so as to occupy the organic vehicle solution to obtain a discharge auxiliary electrode paste.
 (空洞形成用ペースト)
 平均粒径1μmの架橋アクリル樹脂ビーズ38重量%と、ターピネオール中にエトセル樹脂を10重量%溶解してなる有機ビヒクル溶液62重量%とを調合し、空洞形成ペーストを得た。
(Cavity forming paste)
38% by weight of crosslinked acrylic resin beads having an average particle diameter of 1 μm and 62% by weight of an organic vehicle solution obtained by dissolving 10% by weight of etosel resin in terpineol were prepared to obtain a cavity forming paste.
 (外部電極ペースト)
 平均粒径が1μmのCu粉末80重量%と、ガラス転移点が620℃で、軟化点が720℃であり、平均粒径が1μmのホウケイ酸アルカリ系ガラスフリット5重量%と、エチルセルロースをターピネオールに溶解してなる有機ビヒクル15重量%とを混合し、外部端子電極用ペーストを得た。
(External electrode paste)
Cu powder with an average particle size of 1 μm, glass transition point of 620 ° C., softening point of 720 ° C., alkali borosilicate glass frit with an average particle size of 1 μm, ethyl cellulose in terpineol The dissolved organic vehicle (15% by weight) was mixed to obtain an external terminal electrode paste.
 (放電電極ペースト)
 平均粒径1μmのCu粉末を40重量%と、平均粒径3μmのCu粉末を40重量%と、エチルセルロースとターピネオールに溶解して作製した有機ビヒクルを20重量%とを調合し、3本ロールにより混合することにより、放電電極用ペーストを作製した。
(Discharge electrode paste)
40% by weight of Cu powder having an average particle diameter of 1 μm, 40% by weight of Cu powder having an average particle diameter of 3 μm, and 20% by weight of an organic vehicle prepared by dissolving ethyl cellulose and terpineol, By mixing, the paste for discharge electrodes was produced.
 (セラミック多層基板の製造)
 上述したマザーのセラミックグリーンシート上に、上記高誘電率層ペーストを塗布し、次に上記補助電極ペーストを重ね塗りし、続いて第1,第2の放電電極を形成する位置に放電電極ペーストを重ね塗りした。ギャップの対向距離は20μmとした。さらに、上記空洞形成ペーストを塗布し、空洞上部には高誘電率層を重ね塗りし、乾燥した。
(Manufacture of ceramic multilayer substrates)
On the mother ceramic green sheet described above, the high dielectric constant layer paste is applied, and then the auxiliary electrode paste is overcoated, and then the discharge electrode paste is formed at the position where the first and second discharge electrodes are formed. I painted it over again. The facing distance of the gap was 20 μm. Further, the cavity forming paste was applied, and a high dielectric constant layer was applied over the cavity and dried.
 上記空洞形成ペーストを塗布したマザーのセラミックグリーンシートの上下に、複数枚のマザーのセラミックグリーンシートを積層し圧着した。このようにして厚み0.3mmのマザーの積層体を得た。 A plurality of mother ceramic green sheets were laminated on top and bottom of the mother ceramic green sheets coated with the above-mentioned cavity forming paste and pressure-bonded. In this manner, a mother laminate having a thickness of 0.3 mm was obtained.
 このマザーの積層体を、個々のESD保護装置の基板を構成するように、厚み方向に切断し、1.0mm×0.5mmの平面形状のチップを得た。 The mother laminate was cut in the thickness direction so as to constitute individual ESD protection device substrates, and a 1.0 mm × 0.5 mm planar chip was obtained.
 なお、放電補助電極ペースト中のCuAl合金粉末は、焼成に際し中央がCuとなり、外表面に、Alが酸化しAlの絶縁層が形成されることになる。従って、放電補助電極においては、導電性を有しない材料で被覆された金属粒子が分散されることになる。 The CuAl alloy powder in the discharge auxiliary electrode paste becomes Cu at the center during firing, and Al is oxidized on the outer surface to form an Al 2 O 3 insulating layer. Therefore, in the discharge auxiliary electrode, metal particles coated with a material having no conductivity are dispersed.
 また、焼成後、放電電極表面近傍に高誘電率層であるチタン酸バリウム層が形成されることになる。 Further, after firing, a barium titanate layer, which is a high dielectric constant layer, is formed in the vicinity of the surface of the discharge electrode.
 上記のようにしてチップを作製して基板を得た。この基板の両端面に外部電極ペーストを塗布し、焼き付け、外部電極を形成した。さらに外部電極表面にNiめっき及びSnめっき層を電解めっきにより形成した。上記のようにしてESD保護装置を得た。 A chip was produced as described above to obtain a substrate. An external electrode paste was applied to both end faces of this substrate and baked to form external electrodes. Furthermore, Ni plating and Sn plating layers were formed on the surface of the external electrode by electrolytic plating. An ESD protection device was obtained as described above.
 上記のようにして得た実施例1のESD保護装置と、高誘電率層ペーストP-2を用いたことを除いては上記実施例1と同様にして得た実施例2のESD保護装置とを得た。また、上記のようにして得た実施例1のESD保護装置と、高誘電率層ペーストを使用しなかったことを除いては上記実施例1と同様にして得た比較例1のESD保護装置を得た。 The ESD protection device of Example 1 obtained as described above and the ESD protection device of Example 2 obtained in the same manner as in Example 1 except that the high dielectric constant layer paste P-2 was used. Got. The ESD protection device of Example 1 obtained as described above and the ESD protection device of Comparative Example 1 obtained in the same manner as in Example 1 except that the high dielectric constant layer paste was not used. Got.
 上記のようにして得た各ESD保護装置については、IEC規格、IEC61000-4-2に準拠し、接触放電によりESDを低い電圧側から印加していった。各印加電圧におけるESD保護装置の動作率を求めた。すなわち、100個のサンプルにおいて、放電が開始したサンプルの数を求め、その割合を動作率とした。なお、動作率の評価記号は以下の通りである。 For each ESD protection device obtained as described above, ESD was applied from the low voltage side by contact discharge in accordance with IEC standard, IEC61000-4-2. The operating rate of the ESD protection device at each applied voltage was determined. That is, in 100 samples, the number of samples where discharge started was obtained, and the ratio was used as the operation rate. The operating rate evaluation symbols are as follows.
 ◎…90%超~100%
 ○…50%超~90%
 △…10%超~50%
 ×…0%~10%
◎ ... 90% to 100%
○… More than 50% ~ 90%
Δ: Over 10% to 50%
×: 0% to 10%
 結果を下記の表4に示す。 The results are shown in Table 4 below.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4から明らかなように、比較例1に比べ、実施例1によれば、動作率が高められていることがわかる。すなわち放電開始電圧が効果的に低められていることがわかる。さらに、酸化物粉末を含まない実施例2によれば、より一層効果的に放電開始電圧が低められていることがわかる。 As is clear from Table 4, it can be seen that the operation rate is increased according to Example 1 as compared with Comparative Example 1. That is, it can be seen that the discharge start voltage is effectively reduced. Furthermore, according to Example 2 which does not contain oxide powder, it turns out that the discharge start voltage is lowered | hung more effectively.
 また、静電容量については、Vbias=0V、1MHzの条件で、アジレント社製LCRメーターにより測定した。結果を下記の表5に示す。 Further, the electrostatic capacity was measured with an LCR meter manufactured by Agilent under the conditions of Vbias = 0 V and 1 MHz. The results are shown in Table 5 below.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表5から明らかなように、比較例1に比べ実施例1及び2によれば、静電容量が高くなっていることがわかる。このことから、静電容量増加による充電作用により、放電開始電圧がさらに低められたと考えられる。また、一般的に高周波回路用のESD保護装置には、通常、静電容量が0.5pF以上のものが使用されていることから、実施例1及び2のESD保護装置は、高周波回路用としても十分に使用可能である。 As is clear from Table 5, according to Examples 1 and 2 as compared with Comparative Example 1, it can be seen that the capacitance is higher. From this, it is considered that the discharge start voltage was further lowered by the charging action due to the increase in capacitance. In general, ESD protection devices for high-frequency circuits generally have a capacitance of 0.5 pF or more. Therefore, the ESD protection devices of Examples 1 and 2 are for high-frequency circuits. Is also fully usable.
 (実施例3及び4)
 実施例2で用いた放電電極ペーストと同じ組成の電極ペーストを背後電極ペーストとして用意した。
(Examples 3 and 4)
An electrode paste having the same composition as the discharge electrode paste used in Example 2 was prepared as a back electrode paste.
 1枚のマザーのセラミックグリーンシートにおいて、上記背後電極ペーストを外部電極と接続しないようにスクリーン印刷した。この背後電極ペーストが印刷されたマザーのセラミックグリーンシートを挿入したことを除いては、実施例1と同様にして実施例3のESD保護装置を得た。 In one mother ceramic green sheet, the back electrode paste was screen-printed so as not to be connected to external electrodes. An ESD protection device of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a mother ceramic green sheet printed with this back electrode paste was inserted.
 また、上記背後電極ペーストの印刷に際し、最終的に一方の外部電極と電気的に接続されるように背後電極ペーストを印刷したことを除いては、上記実施例1と同様にして実施例4のESD保護装置を作製した。 Further, in printing the back electrode paste, the back electrode paste was printed in the same manner as in the above embodiment 4 except that the back electrode paste was printed so as to be finally electrically connected to one external electrode. An ESD protection device was produced.
 実施例3及び4においては、背後電極は、マザーの積層体段階で第1,第2の放電電極3,4が形成されている位置よりも10μm下方に背後電極が位置するように設けた。 In Examples 3 and 4, the back electrode was provided so that the back electrode was positioned 10 μm below the position where the first and second discharge electrodes 3 and 4 were formed at the mother laminate stage.
 上記のようにして得た実施例3及び4のESD保護装置について、実施例2と同様にして動作率を評価した。 The operation rate of the ESD protection devices of Examples 3 and 4 obtained as described above was evaluated in the same manner as in Example 2.
 結果を下記の表6に示す。 The results are shown in Table 6 below.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
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 表6から明らかなように、実施例3及び4によれば、実施例2に比べて、さらに放電開始電圧を低め得ることがわかる。すなわち、背後電極の形成により、放電開始電圧をより一層低め得ることがわかる。 As is clear from Table 6, according to Examples 3 and 4, it can be seen that the discharge start voltage can be further reduced as compared with Example 2. That is, it can be seen that the discharge start voltage can be further reduced by forming the back electrode.
 また、実施例2と同様にして、静電容量を測定した。結果を下記の表7に示す。 Also, the electrostatic capacity was measured in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 7 below.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 静電容量についても実施例3及び4によれば、実施例2に比べてさらに増加している。それによって、充電作用がさらに高められ、放電開始電圧をより一層低めることができたと考えられる。また、実施例3、4においても、静電容量が0.5pFより小さいことから、高周波回路用に使用可能であることが確かめられた。 According to Examples 3 and 4, the electrostatic capacity is further increased as compared with Example 2. Thereby, it is considered that the charging action was further enhanced and the discharge start voltage could be further reduced. In Examples 3 and 4, since the capacitance was smaller than 0.5 pF, it was confirmed that it could be used for a high-frequency circuit.
1…ESD保護装置
2…基板
2a…上面
3,4…第1,第2の放電電極
5…放電補助電極
6…導電性を有しない材料で被覆されている導電性粒子
7,7A…高誘電率層
8,9…樹脂層
10,11…第1,第2の外部電極
12,12A…背後電極
21,31,41…ESD保護装置
22…基板
22b…空洞
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... ESD protection apparatus 2 ... Board | substrate 2a ... Upper surface 3, 4 ... 1st, 2nd discharge electrode 5 ... Discharge auxiliary electrode 6 ... Conductive particle | grains 7 and 7A coat | covered with the material which does not have electroconductivity Rate layers 8, 9 ... Resin layers 10, 11 ... First and second external electrodes 12, 12A ... Back electrodes 21, 31, 41 ... ESD protection device 22 ... Substrate 22b ... Cavity

Claims (15)

  1.  基板と、
     前記基板に設けられており、ギャップを隔てて対向している第1,第2の放電電極と、
     前記第1の放電電極と、前記第2の放電電極とを直接的又は間接的に接続するように設けられており、かつ前記基板より比誘電率が高い高誘電率層とを備える、ESD保護装置。
    A substrate,
    First and second discharge electrodes provided on the substrate and facing each other with a gap between them;
    An ESD protection comprising a high dielectric constant layer provided to connect the first discharge electrode and the second discharge electrode directly or indirectly and having a relative dielectric constant higher than that of the substrate. apparatus.
  2.  前記第1の放電電極と、前記第2の放電電極とを接続するように設けられており、前記第1,第2の放電電極間の放電を促す放電補助電極をさらに備える、請求項1に記載のESD保護装置。 The discharge auxiliary electrode which is provided so that the 1st discharge electrode and the 2nd discharge electrode may be connected, and promotes discharge between the 1st and 2nd discharge electrodes is provided. The ESD protection device as described.
  3.  前記放電補助電極が、導電性を有しない材料で被覆された導電性粒子を含む、請求項2に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to claim 2, wherein the discharge auxiliary electrode includes conductive particles coated with a material having no conductivity.
  4.  前記高誘電率層が、前記放電補助電極に積層するように構成されている、請求項1~3のいずれか1項に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the high dielectric constant layer is configured to be laminated on the discharge auxiliary electrode.
  5.  前記高誘電率層が、前記ギャップ部分の上方又は下方の少なくとも一方に設けられている、請求項1~4のいずれか1項に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the high dielectric constant layer is provided at least above or below the gap portion.
  6.  前記ギャップに、前記基板よりも比誘電率が低い部分が位置している、請求項1~5のいずれか1項に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to any one of claims 1 to 5, wherein a portion having a relative dielectric constant lower than that of the substrate is located in the gap.
  7.  前記基板よりも比誘電率が低い部分が空洞である、請求項6に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to claim 6, wherein a portion having a relative dielectric constant lower than that of the substrate is a cavity.
  8.  前記基板よりも比誘電率が低い部分が、基板よりも比誘電率の低い材料からなる、請求項6に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to claim 6, wherein the portion having a relative dielectric constant lower than that of the substrate is made of a material having a relative dielectric constant lower than that of the substrate.
  9.  前記基板よりも比誘電率が低い材料が樹脂である、請求項8に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to claim 8, wherein the material having a relative dielectric constant lower than that of the substrate is a resin.
  10.  前記第1,第2の放電電極間のギャップと前記基板の一部を介して重なり合うように設けられた背後電極をさらに備える、請求項1~9のいずれか1項に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to any one of claims 1 to 9, further comprising a back electrode provided so as to overlap with a gap between the first and second discharge electrodes via a part of the substrate.
  11.  前記基板に設けられており、前記第1,第2の放電電極にそれぞれ電気的に接続されている第1,第2の外部電極をさらに備え、
     前記背後電極が、前記第1及び第2の外部電極のうちの一方に電気的に接続されている、請求項10に記載のESD保護装置。
    A first external electrode provided on the substrate, and electrically connected to the first and second discharge electrodes, respectively;
    The ESD protection device according to claim 10, wherein the back electrode is electrically connected to one of the first and second external electrodes.
  12.  前記背後電極が、浮き電極である、請求項10に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to claim 10, wherein the back electrode is a floating electrode.
  13.  前記背後電極が、金属と、前記基板よりも高誘電率の材料とを含む、請求項10~12のいずれか1項に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to any one of claims 10 to 12, wherein the back electrode includes a metal and a material having a dielectric constant higher than that of the substrate.
  14.  前記第1,第2の放電電極が、前記基板の外表面に配置されている、請求項1~13のいずれか1項に記載のESD保護装置。 The ESD protection device according to any one of claims 1 to 13, wherein the first and second discharge electrodes are disposed on an outer surface of the substrate.
  15.  前記第1,第2の放電電極の先端が前記基板内に配置されており、前記ギャップが基板内に位置している、請求項1~13のいずれか1項に記載のESD保護装置。 14. The ESD protection device according to claim 1, wherein tips of the first and second discharge electrodes are disposed in the substrate, and the gap is positioned in the substrate.
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